A solução para a sujidade da superfície do elétrodo

A incrustação da superfície do elétrodo é um problema grave em muitos processos de produção eletroquímica e em sensores electroquímicos. A incrustação do elétrodo pode afetar o desempenho e a eficiência energética de uma célula eletroquímica. A ultrassonografia é um meio eficaz para evitar e remover a sujidade dos eléctrodos.

A incrustação do elétrodo reduz o contacto físico do eletrólito com o elétrodo para a transferência de electrões e, por conseguinte, reduz a velocidade da reação eletroquímica. Frequentemente, o agente incrustante adere a certas caraterísticas estruturais da superfície do elétrodo em resultado de interações hidrofílicas, hidrofóbicas ou electrostáticas entre o agente incrustante e a superfície do elétrodo.

Os métodos anti-incrustantes incluem a modificação da superfície ou o revestimento com polímeros ou materiais à base de carbono, tais como nanotubos de carbono ou grafeno, devido à sua grande área de superfície, propriedades electro-catalíticas e resistência à incrustação. Em alternativa, as nanopartículas metálicas podem ter propriedades anti-incrustantes combinadas com propriedades electro-catalíticas e elevada condutividade eléctrica.

A agitação mecânica ultra-sónica é um método anti-incrustante alternativo.

A agitação ultra-sónica para anti-incrustantes utiliza ondas sonoras de alta frequência e alta intensidade num líquido para facilitar ou melhorar a remoção de agentes incrustantes de superfícies submersas num líquido ativado por ultra-sons. A limpeza ultra-sónica de superfícies de eléctrodos é uma tecnologia única na sua capacidade de remover agentes incrustantes das superfícies dos eléctrodos. A tecnologia de limpeza por ultra-sons é capaz de penetrar e limpar qualquer superfície molhada do elétrodo, incluindo orifícios cegos, roscas e contornos de superfície.
A procura de uma melhor limpeza da superfície dos eléctrodos impulsionou o desenvolvimento da tecnologia de agitação por ultra-sons. Atualmente, é possível agitar os eléctrodos mecanicamente a uma frequência ultra-sónica ou agitar o líquido perto do elétrodo para uma limpeza indireta da superfície do elétrodo.

Anti-incrustante de superfície de elétrodo indireto

Na antivegetação indireta das superfícies dos eléctrodos, a energia ultra-sónica é fornecida ao líquido próximo do elétrodo. Este líquido absorve a potência ultra-sónica e transmite uma fração desta potência à superfície do elétrodo, onde a cavitação ultra-sónica resultante remove as camadas incrustantes. Em geral, este método indireto é “linha de visão” de natureza; isto é, deve haver um acesso direto à superfície contaminada para que seja eficaz.

Anti-incrustante de superfície de elétrodo direto

A Hielscher Ultrasonics oferece uma conceção ultra-sónica única para agitar diretamente os eléctrodos. Nesta conceção, as vibrações ultra-sónicas são acopladas diretamente ao elétrodo. Por conseguinte, a potência ultra-sónica é fornecida à superfície molhada do elétrodo, onde a aceleração da superfície e o colapso das bolhas de cavitação em contacto com a superfície produzem um jato de fluido de alta pressão contra a superfície. O jato ultrassónico é um bom método para evitar e remover camadas de incrustações.

Fatos, vale a pena conhecer

Outros efeitos possíveis da agitação ultra-sónica num sistema eletroquímico incluem:

1. melhorar a hidrodinâmica e o transporte de massa;
2. afectam os gradientes de concentração e a mudança de regimes cinéticos com efeito no mecanismo e nos produtos da reação;
3. ativação sonoquímica de reacções de espécies intermédias geradas electroquimicamente; e
4. produção sonoquímica de espécies que reagem electroquimicamente em condições em que o sistema silencioso não é electroquimicamente ativo.

Tipos de incrustações nos eléctrodos

A incrustação resultante de interações hidrofílicas tende a ser mais reversível do que a incrustação resultante de interações hidrofóbicas. Os eléctrodos com superfícies mais hidrofóbicas, como os eléctrodos à base de carbono, podem promover a formação de incrustações com componentes hidrofóbicos, como compostos aromáticos, compostos saturados ou alifáticos ou proteínas. As macromoléculas biológicas, como as proteínas e outros materiais biológicos, as células, os fragmentos de células ou o ADN/ARN, também podem causar incrustações na superfície dos eléctrodos.